Worum geht es?
Der Fehlerstromschutzschalter (RCD, früher FI-Schalter) schützt Menschen. Er passt auf, dass aller Strom, der hinfließt, auch wieder zurückkommt. Fehlt etwas, fließt Strom irgendwo anders hin, zum Beispiel durch einen Menschen in die Erde. Dann schaltet er ab.
Wie ein Türsteher, der zählt: Gehen 100 Leute hinein, müssen auch 100 wieder herauskommen. Fehlt einer, schlägt er Alarm. Ein RCD mit 30 mA schaltet so schnell ab, dass ein Stromschlag in der Regel nicht tödlich endet.
Wichtig: Er schützt nicht die Leitung. Dafür sind LS-Schalter und Sicherungen da. Ein Gerät, das beides kann, heißt RCBO oder FI/LS-Schalter.
Das Prinzip ist die Knotenregel: Was hineinfließt, muss auch wieder herauskommen. Der RCD vergleicht ständig die Summe aller Ströme durch ihn hindurch. Ist sie nicht null, fehlt Strom, und genau dieser Unterschied ist der Fehlerstrom IΔ.
Kenngrößen
| Bemessungsdifferenzstrom IΔn | Einsatz |
|---|---|
| 10 mA | besonderer Schutz, zum Beispiel einzelne Bereiche in Medizin oder Schulen |
| 30 mA | zusätzlicher Schutz für Personen, der Standard im Haus |
| 300 mA | Brandschutz, zum Beispiel in landwirtschaftlichen Betrieben |
- Auslösebereich: Ein RCD löst zwischen dem 0,5- und dem 1-fachen von IΔn aus. Ein 30-mA-RCD kann also schon ab 15 mA abschalten.
- Abschaltzeit: Beim Bemessungsdifferenzstrom spätestens nach 300 ms, bei größeren Fehlerströmen deutlich schneller. Selektive RCDs (Kennzeichen S) schalten bewusst verzögert ab.
- Bemessungsstrom IN, zum Beispiel 40 A: so viel Laststrom darf dauerhaft durch den RCD fließen. Das ist kein Auslösewert.
Foto: Dmitry G, Nummerierung von Szab, „Disassembled 2pole RCD device Numbered“, Lizenz: CC BY-SA 3.0, Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.
Die Typen
Moderne Geräte erzeugen nicht nur sinusförmige Fehlerströme. Welche Fehlerstromform ein RCD erkennt, gibt sein Typ an:
| Typ | erkennt | Einsatz |
|---|---|---|
| AC | nur sinusförmige Wechselfehlerströme | in Deutschland nicht mehr zulässig für Neuanlagen |
| A | zusätzlich pulsierende Gleichfehlerströme | Standard für die Hausinstallation |
| F | zusätzlich Mischfrequenzen | Geräte mit einphasigem Frequenzumrichter, etwa Waschmaschinen und Wärmepumpen |
| B | zusätzlich glatte Gleichfehlerströme | Drehstrom-Umrichter, manche Ladestationen und PV-Anlagen |
Ein glatter Gleichfehlerstrom, etwa aus einem Elektroauto-Ladegerät, kann den Kern eines Typ-A-RCD vormagnetisieren. Dann löst er unter Umständen auch bei einem echten Fehler nicht mehr aus. Ladestationen brauchen deshalb einen Typ B oder einen Typ A mit zusätzlicher Gleichfehlerstromerkennung (6 mA DC), wie vom Hersteller angegeben.
Wo und wie
- Vorgeschrieben ist der RCD mit höchstens 30 mA unter anderem für Steckdosen bis 32 A, die von Laien benutzt werden, für Endstromkreise im Außenbereich und für Bäder (DIN VDE 0100-410 und 0100-701).
- Neutralleiter mitführen: Der zugehörige N muss durch den RCD laufen und darf hinter ihm nicht mit dem N anderer Stromkreise verbunden werden. Sonst stimmt die Strombilanz nicht, und der RCD löst ohne Fehler aus oder erkennt Fehler nicht.
- Prüftaste T: Sie erzeugt über einen Widerstand einen künstlichen Fehlerstrom. Die Hersteller empfehlen, sie regelmäßig zu drücken, meist halbjährlich, damit die Mechanik nicht festsitzt.
- Grenzen: Berührt jemand Außenleiter und Neutralleiter gleichzeitig, ohne Verbindung zur Erde, fließt der Strom hin und zurück durch den Körper. Für den RCD ist das ein ganz normaler Verbraucher, er löst nicht aus.
Rechenbeispiele
Mit einer Zangenmessung findest du im Außenleiter 10,03 A und im Neutralleiter 10,00 A. Wie groß ist der Fehlerstrom, und löst ein 30-mA-RCD aus?
- IΔ = 10,03 A − 10,00 A = 0,03 A = 30 mA
- Ergebnis: 30 mA, der RCD löst aus
Praxis: Für solche kleinen Differenzen gibt es Leckstromzangen, die L und N gemeinsam umschließen und direkt die Differenz anzeigen.
Eine Person berührt ein Gerät mit Körperschluss und steht barfuß auf feuchtem Boden. Angenommen werden 230 V und ein Körperwiderstand von 1.000 Ω. Wie groß ist der Strom durch den Körper?
- I = 230 V1.000 Ω = 0,23 A = 230 mA
- Ergebnis: 230 mA, lebensgefährlich, der RCD schaltet ab
Einordnung: Ein Fehlerstrom von fast dem Achtfachen von IΔn lässt den RCD in sehr kurzer Zeit auslösen. Der Körperwiderstand schwankt in Wirklichkeit stark mit Hautzustand und Stromweg.
An einem 30-mA-RCD hängen zwölf Computer mit Netzteilen, die jeweils rund 1 mA Ableitstrom über den Schutzleiter haben. Was ist das Problem?
- Summe der Ableitströme: 12 · 1 mA = 12 mA
- Der RCD kann schon ab 15 mA auslösen.
- Ergebnis: wenig Reserve, Fehlauslösungen möglich
Lösung: Stromkreise auf mehrere RCDs verteilen. Faustregel: Die Ableitströme hinter einem RCD sollten unter einem Drittel von IΔn bleiben.
Typische Fehler
- N hinter dem RCD mit anderen Stromkreisen verbunden: führt zu Fehlauslösungen oder unwirksamem Schutz.
- Bemessungsstrom mit Auslösestrom verwechselt: Ein RCD 40 A / 30 mA löst bei 30 mA Fehlerstrom aus. Die 40 A sind der zulässige Laststrom.
- Typ AC für moderne Geräte: erkennt pulsierende und glatte Gleichfehlerströme nicht.
- RCD als Überlastschutz betrachtet: Ein reiner RCD schützt nicht gegen Überlast und Kurzschluss. Er braucht einen vorgeschalteten Leitungsschutz.
Der RCD vergleicht Hin- und Rückstrom und schaltet ab, wenn Strom fehlt. Für den Personenschutz 30 mA, Auslösung zwischen 15 und 30 mA, spätestens nach 300 ms. Standard ist Typ A, für Umrichter und Ladestationen F oder B. Prüftaste regelmäßig drücken. Er schützt nicht gegen Überlast und nicht bei Berührung von L und N zugleich.
Quiz: Teste dich
Zehn Fragen zum Thema FI-Schalter (RCD). Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.